专利名称：超声波清洗组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波清洗组件，更具体地，涉及一种超声波清洗组件，该 超声波清洗组件包括具有压电元件的振动器，供电单元向该压电元件供电， 所述压电元件安装在所述振动器内，以通过所述压电元件的振动产生超声 波；第一振动杆，该第一振动杆连接到所述振动器的一侧，使得所述第一振
动杆垂直地定位在需要清洗的半导体晶片的一个主表面的上方，所述第一振
动杆的直径逐渐减小，以集中由所述振动器产生的纵向超声波；以及第二振 动杆，该第二振动杆连接到所述第一振动杆，使得所述第二振动杆垂直于所 述第一振动杆，以使从所述第一振动杆产生的所述纵向超声波沿横向前进， 其中所述第二振动杆的连接于所述第一振动杆的一侧的尺寸小于所述第二 振动杆的另一侧的尺寸，从而防止所述纵向超声波影响所述晶片，所述第二 振动杆的所述另一侧具有各种截面形状，从而有效地利用橫向超声波从所述 晶片分离杂质。
背景技术：
清洗技术是半导体制造工艺中最基本的技术之一。半导体制造工艺包括 多个步骤以形成半导体晶片的表面。在各个步骤中，会产生各种污染物并使 这些污染物附着到半导体晶片和半导体制造设备上。为此，必须以预定的时 间间隔清洗半导体晶片和半导体制造设备。因此，清洗技术被设计为使用物 理或化学方法去除在半导体制造过程中产生的各种污染物。
化学方法是使用洗涤、侵蚀和氧化还原反应从半导体晶片的表面去除污 染物。在这种情况下，会使用各种化学药品或气体。在化学方法中，附着到 半导体晶片的表面上的颗粒通过纯净液体或化学清洗液体去除。有机物被溶剂溶解、被氧化性酸去除或被氧等离子体碳化。根据不同的环境，半导体晶 片的表面被部分地侵蚀，从而使新的洁净的表面部分暴露到外部。
物理方法是使用超声波能量从半导体晶片的表面分离物质、使用刷子从 半导体晶片的表面去除物质、或使用高压水从半导体晶片的表面移除物质。 通常，将物理方法与化学方法结合使用以达到更有效的清洗。
超声波清洗是通过物理方法(超声波)和化学方法(化学清洗液体)从 要清洗的物体上去除污染物并防止被去除的污染物再次附着到所述物体的 表面。超声波产生的物理现象是通过超声波的空穴现象产生的。空穴现象是 当超声波能量传递到液体中时，由超声波的压力产生并压迫微小气泡。空穴 现象伴随有高压(数十到数百个大气压)和高温(数百到数千度)。
该现象在极短的时间内反复出现并消失(每秒钟数万次到数十万次)。 通过这些冲击波，甚至可以在很短的时间内对浸泡在所述液体中的物体上看 不到的内部区域进行清洗。
实际上，除了由空穴引起的冲击能量之外，由超声波的辐射压力引起的 搅动效应和热效应与清洗剂一起协同作用，致使进一步提高了清洗效率。
超声波清洗通常用于清洗或冲洗需要清洗的物体，例如用于液晶显示器
(LCD)的玻璃基片、半导体晶片、或用于存储数据的磁盘。在传统的超声 波清洗系统中，将需要清洗的物体置于容纳有清洗液体的清洗盆(tub)中， 超声波从通过超声波振动器起动的振动板施加到清洗盆。超声波对所述物体 上的颗粒施加振动能量，从而有效地从所述物体上去除所述颗粒和其它污染 物。
近来，随着半导体装置的高度集成化，形成在晶片上的图案(pattern) 变得非常小。因此，即使由于微小的颗粒，晶片上的图案也会导致所述半导 体装置的缺陷。因此，清洗工艺的重要性越来越受到重视。
通常，使用超纯净水(ultra pure water)(清洗液体)、刷子和超声波对晶片进行清洗。
图1是显示一种传统的用于清洗半导体的超声波清洗设备的视图。该传 统的超声波清洗设备使用超声波和清洗水(或清洗液体)清洗半导体晶片105
的表面。该超声波清洗设备包括清洗水喷洒器106，该清洗水喷洒器106的 下端形成为喷嘴形状。清洗水103通过连接到清洗水喷洒器106的一侧的供 给管102供给到清洗水喷洒器106内。
当清洗水103通过供给管102引入到清洗水喷洒器106内时，振动单元 IOI产生超声波。因此，携带有超声波的清洗水103被喷洒到定位在清洗水 喷洒器106下方的需要清洗的物体上。此时，该物体通过旋转轴104旋转。 从而清洗所述物体的表面。
但是，在传统的超声波清洗设备中，携带有超声波的清洗水103从单独 的清洗水喷洒器106喷洒。因此，尽管消耗了过量的清洗水103，但清洗效 率很低。
此外，超声波的强度会因为清洗过程中的清洗条件(例如操作频率、清 洗水的条件、能量消耗和冷却条件)的瞬时波动而发生很大的变化。此外， 高压清洗水通过喷嘴结构喷洒，致使半导体晶片的表面被局部或全部损坏。
图2是显示另一种传统的用于清洗半导体的超声波清洗设备的结构的视 图，该设备使用振动杆(vibratory rod)。该传统的超声波清洗设备包括朝 前突出的振动杆110，该振动杆110被布置为使得振动杆110与定位在振动 杆110下方的半导体晶片114以预定的间隙隔开；连接到振动杆110以向振 动杆110提供超声波振动能量的振动单元111;以及用于向振动杆110与半 导体晶片114之间的间隙喷洒清洗水116的清洗水喷洒器113。
该传统的超声波清洗设备还包括用于旋转半导体晶片114的旋转板112 和旋转轴115。半导体晶片114放置在旋转板112上，振动杆110定位在半 导体晶片114的上方。因此，当半导体晶片114通过旋转板112和旋转轴115
6旋转时，振动杆110产生纵波形式的超声波，从而当清洗水116喷洒到半导 体晶片114上时，在半导体晶片114的整个表面上进行超声波清洗。
但是，在如图2所示的使用振动杆的用于清洗半导体的传统的超声波清 洗设备中，振动杆110以悬臂型结构安装，导致清洗过程只能在振动杆110 的轴向的下方进行。因此，超声波的强度沿振动杆110产生差异，致使在具 有微小图案(micropattern)的晶片上的均匀清洗效果并不理想。
发明内容
因此，基于上述问题完成本发明，本发明的一个目的在于提供一种使用 超声波清洗晶片的超声波清洗组件，该超声波清洗组件包括第一振动杆， 该第一振动杆的直径逐渐减小，以集中纵向超声波；以及第二振动杆，该第 二振动杆连接到所述第一振动杆，使得所述第二振动杆垂直于所述第一振动 杆，以将所述第一振动杆产生的纵向超声波改变为横向超声波，其中，所述 超声波清洗组件的结构形成为所述第二振动杆的与所述第一振动杆连接的 区域的尺寸小于所述第二振动杆的不与所述第一振动杆连接的区域的尺寸， 从而防止所述纵向超声波而不是所述横向超声波影响清洗液体，所述第二振 动杆的不与所述第一振动杆连接的区域形成为各种不同形状，从而能够有效 地使杂质从晶片上分离。
本发明的其它目的和优点将在下文的说明中提出并从本发明的各种实 施方式中显而易见。此外，本发明的目的和优点可以通过附带的权利要求中 提到的方法和结合来实现。
根据本发明，上述和其它目的可以通过提供一种超声波清洗组件来实 现，该超声波清洗组件包括用于产生超声波的振动器；第一振动杆，该第 一振动杆的直径逐渐减小，以集中由所述振动器产生的超声波，所述第一振 动杆垂直地定位在需要清洗的半导体晶片的上方，使得所述第一振动杆与所述半导体晶片的一个主表面以预定的距离间隔开，以使所述超声波沿纵向前
进；以及第二振动杆，该第二振动杆连接到所述第一振动杆的一侧，使得所 述第二振动杆垂直于所述第一振动杆，以使纵向超声波在施加到所述半导体 晶片的表面上的清洗液体上沿横向前进，从而使杂质从所述半导体晶片上分 离，其中所述第二振动杆的与所述第一振动杆连接的一侧的尺寸小于所述
第二振动杆的另一侧的尺寸，从而防止所述纵向超声波影响所述清洗液体。
结合附图，从下文的详细说明中可以更清楚地理解本发明的上述和其它
目的、特征和其它优点，附图中
图1是显示一种传统的使用超声波和清洗水清洗半导体的超声波清洗设 备的结构的视图2是显示另一种传统的使用振动杆清洗半导体的超声波清洗设备的结 构的视图3是显示根据本发明第一优选实施方式的超声波清洗组件的透视图； 图4显示的是图3中部分A的放大视图5是显示根据本发明第二优选实施方式的超声波清洗组件的透视图； 图6是显示根据本发明第三优选实施方式的超声波清洗组件的透视图； 图7是显示根据本发明第四优选实施方式的超声波清洗组件的透视图； 图8是显示根据本发明第五优选实施方式的超声波清洗组件的透视以及
图9是显示根据本发明第六优选实施方式的超声波清洗组件的透视图。
具体实施例方式
现在，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细的说明。在此，应该注意的是，在说明书和权利要求书中使用的术语或用语不限定为通常和基于 字典的解释得到的意思，而是表示与本发明的技术方案相关并基于发明人可 以合理地限定该术语从而以最佳方式说明本发明的原则的概念。
凶见，A^欧驻;a牛trj疋，在w^月"T畑还日、」大"is刀tvi^次m mT显/」、的结 构仅公开了本发明的一些优选实施例，并不表示本发明的所有技术方案，因 此，在本申请提交时可能存在能够替代本发明所说明的实施方式的各种相关 和可能的修改。
在下文中，参照图3至图9将详细说明根据本发明的优选实施方式的多 个超声波清洗组件。
如图所示，根据本发明的每个超声波清洗组件都被设计为能够使用超声 波40将杂质从需要清洗的半导体晶片60上分离。具体地，每个超声波清洗 组件将纵向超声波(纵波)21集中并将该纵向超声波转变为横向超声波(横 波)31，以有效地清洗半导体晶片60。每个超声波清洗组件包括振动器10、 第一振动杆20和第二振动杆30。
图3是显示根据本发明的第一优选实施方式的超声波清洗组件的透视 图。如图3所示，在振动器10内安装有产生超声波40的压电元件12。
该压电元件12连接到双股电线13，该双股电线13从供电单元延伸，从 而从供电单元向压电元件12供电。压电元件12振动以产生超声波40。
振动器10垂直地定位在半导体晶片60的一个主表面的上方，使得振动 器10与半导体晶片60以预定的距离间隔开。振动器10与第一振动杆20在 压电元件12的阴极区域连接，以使由振动器10产生的超声波40沿纵向前 进。
第一振动杆20的结构形成为第一振动杆20的直径逐渐减小。第一振动 杆20垂直地定位在半导体晶片60的一个主表面的上方，使得第一振动杆20 与半导体晶片60以预定的距离间隔开。第一振动杆20的直径逐渐减小的原因在于使由安装在振动器10内的压 电元件12产生的超声波集中于一点。
第二振动杆30连接到第一振动杆20的下端(与半导体晶片60相对)， 从而在第二振动杆30与半导体晶片60以预定的距离间隔开的同时，使第二 振动杆30与半导体晶片60的一个主表面相对。
具体地，第二振动杆30的一侧连接到第一振动杆20的一端，使得第一 振动杆20的纵向超声波沿第二振动杆30的轴向前进，从而使所述超声波沿 横向前进。
因此，比起在清洗半导体晶片60时只能沿纵向进行清洗操作的传统的 清洗设备，根据本发明的超声波清洗组件能够实现更均匀的清洗效果。此外， 根据本发明的超声波清洗组件适用于微小图案。
同时，当前进到第一振动杆20的纵向超声波传播到第二振动杆30从而 使该纵向超声波改变为横向超声波时，在第一振动杆20与第二振动杆30的 接合处，第一振动杆20可能影响半导体晶片60。
为了解决该问题，第二振动杆30的结构形成为第二振动杆30的一侧的 尺寸小于另一侧的尺寸，并且第二振动杆30的小尺寸侧连接到第一振动杆 20，以使得第二振动杆30的所述另一侧与半导体晶片60之间的间隙大于第 二振动杆30的所述一侧与半导体晶片60之间的间隙，从而减弱了从第一振 动杆20传播的纵向超声波产生的影响。
第一振动杆20和第二振动杆30由从包括石英、蓝宝石、金刚石和玻碳 (glass carbon)在内的固态玻璃材料中选择的任意一种制成。可选择地，第 一振动杆20和第二振动杆30可以由从包括不锈钢、钛和铝在内的金属材料 中选择的任意一种制成或者由涂有如聚四氟乙烯的化学稳定材料的金属材 料制成。
图3至图9是显示根据本发明的第一至第六优选实施方式的超声波清洗组件的透视图。这些附图显示了用于使从第一振动杆20传播的纵向超声波 沿横向前进并产生均匀的超声波的第二振动杆30的所述另一侧(即第二振 动杆30的不与第一振动杆20连接的区域)的形状。
图3是显示根据本发明的第一优选实施方式的超声波清洗组件的透视 图。如图所示，第二振动杆30的与第一振动杆20连接的一侧具有正方形、 圆形或多边形截面，而第二振动杆30的另一侧具有矩形截面。第二振动杆 30的所述另一侧的矩形截面的尺寸大于第二振动杆30的所述一侧的正方 形、圆形或多边形截面的尺寸。第二振动杆30的所述一侧与半导体晶片60 的一个主表面之间的距离大于第二振动杆30的所述另一侧与半导体晶片60 的所述一个主表面之间的距离。
图4显示了图3中部分A的放大视图。如该图所示，前进到第一振动杆 20的纵向超声波(纵波)改变方向，致使该超声波在第二振动杆30上沿横 向振动，即以横向超声波(横波)前进到第二振动杆30。
图4中显示在点a出现了相差。由于出现了相差，因而能够均匀地进行 清洗。
图5是显示根据本发明的第二优选实施方式的超声波清洗组件的透视 图。如图所示，第二振动杆30的与第一振动杆20连接的一侧具有正方形、 圆形或多边形截面，而第二振动杆30的另一侧具有正菱形截面。第二振动 杆30的所述另一侧的正菱形截面的尺寸大于第二振动杆30的所述一侧的正 方形、圆形或多边形截面的尺寸。在这种情况下，与图3不同，第二振动杆 30的相对侧定位在沿纵向的同一中心线上。因此，第二振动杆30的所述一 侧与需要清洗的半导体晶片60的一个主表面之间的距离大于第二振动杆30 的所述另一侧与需要清洗的半导体晶片60的所述一个主表面之间的距离。
图6是显示根据本发明的第三优选实施方式的超声波清洗组件的透视 图。与图5中第二振动杆30的相对侧定位在同一中心线上不同，如图6所示，第二振动杆30的一侧的顶部与第二振动杆30的另一侧的顶部沿纵向对 齐(coincide)。因此，与图5相比，第二振动杆30的所述一侧与需要清洗 的半导体晶片60的一个主表面之间的距离大于第二振动杆30的所述另一侧 与需要清洗的半导体晶片60的所述一个主表面之间的距离。
图7是显示根据本发明的第四优选实施方式的超声波清洗组件的透视 图。如图所示，第二振动杆30的与第一振动杆20连接的一侧具有正方形、 圆形或多边形截面，而第二振动杆30的另一侧具有非正菱形截面。第二振 动杆30的所述另一侧的非正菱形截面的尺寸大于第二振动杆30的所述一侧 的正方形、圆形或多边形截面的尺寸。在这种情况下，第二振动杆30的相 对侧定位在沿纵向的同一中心线上。
图8是显示根据本发明的第五优选实施方式的超声波清洗组件的透视 图。如图所示，第二振动杆30的与第一振动杆20连接的一侧具有圆形截面， 而第二振动杆30的另一侧也具有圆形截面。第二振动杆30的所述另一侧的 圆形截面的尺寸大于第二振动杆30的所述一侧的圆形截面的尺寸。在这种 情况下，第二振动杆30的所述一侧的顶部与第二振动杆30的所述另一侧的 顶部对齐。因此，第二振动杆30的所述一侧与半导体晶片60的一个主表面 之间的距离大于第二振动杆30的所述另一侧与半导体晶片60的所述一个主 表面之间的距离。
图9是显示根据本发明的第六优选实施方式的超声波清洗组件的透视 图。如图所示，第二振动杆30的与第一振动杆20连接的一侧具有圆形截面， 而第二振动杆30的另一侧具有椭圆形截面。第二振动杆30的所述另一侧的 椭圆形截面的尺寸大于第二振动杆30的所述一侧的圆形截面的尺寸。
在附图中，附图标记50表示清洗液体喷洒器。
虽然为了说明目的公开了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应 当理解，在不脱离附带的权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以作出各种改变、添加和替代。
从上述说明中可以明显看出，根据本发明的使用超声波清洗晶片的超声 波清洗组件包括第一振动杆，该第一振动杆的直径逐渐减小，以集中纵向 超声波；以及第二振动杆，该第二振动杆连接到所述第一振动杆，使得所述 第二振动杆垂直于所述第一振动杆，从而使所述第一振动杆产生的纵向超声 波改变为横向超声波。此外，根据本发明的超声波清洗组件的结构形成为所 述第二振动杆的与所述第一振动杆连接的区域的尺寸小于所述第二振动杆 的不与所述第一振动杆连接的区域的尺寸。从而防止纵向超声波而不是横向 超声波影响清洗液体。此外，所述第二振动杆的不与所述第一振动杆连接的 区域形成为各种不同形状，从而能够有效地从晶片上分离杂质。
权利要求
1.一种超声波清洗组件，该组件包括振动器，该振动器用于产生超声波；第一振动杆，该第一振动杆的直径逐渐减小，以集中由所述振动器产生的超声波，所述第一振动杆垂直地定位在需要清洗的半导体晶片的上方，使得所述第一振动杆与所述半导体晶片的一个主表面以预定的距离间隔开，从而使所述超声波沿纵向前进；以及第二振动杆，该第二振动杆连接到所述第一振动杆的一侧，使得所述第二振动杆垂直于所述第一振动杆，以使纵向超声波在施加到所述半导体晶片的表面上的清洗液体上沿横向前进，从而使杂质从所述半导体晶片上分离，其中所述第二振动杆的与所述第一振动杆连接的一侧的尺寸小于所述第二振动杆的另一侧的尺寸，从而防止所述纵向超声波影响所述清洗液体。
2. 根据权利要求1所述的超声波清洗组件，其中，所述第一振动杆与 所述第二振动杆形成一体。
3. 根据权利要求1所述的超声波清洗组件，其中，所述第一振动杆与 所述第二振动杆相互连接。
4. 根据权利要求1所述的超声波清洗组件，其中，所述振动器具有压 电元件，供电单元向该压电元件供电，所述压电元件安装在所述振动器内， 所述超声波通过所述压电元件的振动而产生。
5. 根据权利要求1所述的超声波清洗组件，其中，所述第二振动杆的 所述另一侧具有正方形、圆形或多边形截面。
6. 根据权利要求1所述的超声波清洗组件，其中，所述第一振动杆和 所述第二振动杆由从包括石英、蓝宝石、金刚石和玻碳在内的固态玻璃材 料中选择的任意一种制成。
7. 根据权利要求1所述的超声波清洗组件，其中，所述第一振动杆和 所述第二振动杆由从包括不锈钢、钛和铝在内的金属材料中选择的任意一 种制成或由涂敷有例如聚四氟乙烯的化学稳定材料的金属材料制成。
全文摘要
在此公开一种超声波清洗组件。该超声波清洗组件包括振动器，该振动器具有压电元件，该压电元件安装在所述振动器内，以通过所述压电元件的振动产生超声波；具有逐渐减小的尺寸以集中由所述振动器产生的纵向超声波的第一振动杆；以及用于使所述第一振动杆产生的纵向超声波沿横向前进的第二振动杆。所述第二振动杆的与所述第一振动杆连接的一侧的尺寸小于所述第二振动杆的另一侧的尺寸，从而防止所述纵向超声波影响晶片。
文档编号B08B3/12GK101516534SQ200780035381
公开日2009年8月26日 申请日期2007年8月13日 优先权日2006年10月20日
发明者李阳来, 林义洙, 金贤世 申请人:韩国机械研究院